농촌진흥청(청장 조재호) 국립농업과학원이 고효율 단열소재 에어로겔을 이용해 개발한 다겹보온커튼이 겨울철 온실 난방비를 줄이고 재배환경을 개선하는 기술로 주목받고 있다.

우리나라는 온실 난방면적이 전체 채소재배 온실면적의 약 30%를 차지하고 있으며 온실 난방비가 농가경영에 부담이 되고 있다.

난방비를 줄이기 위해서는 온실 보온력을 높여야 하는데 기존 시설원예 보온방법은 보온력 유지와 습도 관리 등에서 어려움이 많았다. 

관행의 시설원예 보온방법은 PE폼·화학솜 등을 다겹으로 조합해 사용하고 있으나, 장기간 사용 시 PE폼 파손, 화학솜에 수분 유입 및 공기층 감소에 따른 보온력 저하가 문제시 됐다. 

특히 PE폼은 투습도가 매우 낮아 온실 습도관리에 불리하다. 화학솜은 야간에 온실 내부 수분을 흡수해 중량이 증가하고, 솜에 흡수된 수분이 물방울 형태로 작물에 떨어져 스트레스 유발 및 병원균 발생이 우려되기도 한다. 

이에 따라 농진청은 기존 다겹보온커튼에서 PE폼·화학솜 등을 사용함으로써 나타나는 단점을 없애고 결로 발생 저감, 투습도 및 보온성을 동시에 개선시킬 수 있는 기능성 소재 에어로겔을 이용한 보온자재 개발에 나서게 됐다. 

기존 다겹보온커튼 대비 난방비 15% 이상 절감

겨울철 온실 내부 열은 60% 이상이 피복재를 통해 새어나가기 때문에 피복면의 보온력을 높이는 것이 관건이다. 이를 위해 농가에서는 보온커튼을 이용해 보온력을 높이고 있으나 기존 다겹보온커튼의 경우, 오랜 시간 사용하면 내구성이 떨어지고 수분 흡수로 인한 과습, 중량 증가 등의 문제가 발생했다. 

이에 농진청은 기존 다겹보온커튼에서 사용하던 PE폼(폴리에틸렌 발포단열재), 화학솜을 에어로겔로 바꿔 온실 난방비용을 줄이고 작물 재배환경을 개선할 수 있도록 했다.

에어로겔은 지구상에 존재하는 가장 가벼운 고체라 불린다. 에어로겔은 머리카락 1만분의 1 굵기 실리카 성분 물질이 성글게 얽혀 이뤄진 신소재로 매우 가볍고 나노 크기의 다공성 구조로 인해 단열성이 뛰어난 장점을 지녔다. 

에어로겔을 멜트블로운 부직포에 발포해 단열 특성을 높여 다겹보온커튼을 제작한 결과, 기존 다겹보온커튼 대비 단동온실 난방비를 15% 절감할 수 있었다.

에어로겔 발포 부직포는 △용융방사형 부직포상에 에어로겔을 직접 투입 △부직포상에 에어로겔과 합성수지를 함침가공 △부직포상에 에어로겔과 접착제 등을 이용하여 코팅을 통해 접착하여 제조할 수 있다. 

과습과 결로 발생 줄여 작물 재배환경 개선 

에어로겔 이용 다겹보온커튼은 기존 보온커튼의 단점을 크게 보완해 시설농가의 관심을 받고 있다.  보온커튼을 시설 내부에 설치하면 상하부의 온도차에 의한 결로 현상으로 수분이 유입돼 단열 성능이 저하되므로 작물이 피해를 입을 수 있다. 특히 보온효과를 위해 PE폼과 화학솜을 사용했던 기존의 다겹보온커튼은 과도하게 수분을 흡수해 내구성이 떨어지고 중량이 증가하는 문제점이 있었다. 

김형권 농진청 농과원 농업공학부 에너지환경공학과 농업연구사는 “에어로겔 이용 다겹보온커튼을 이용하면 결로 발생이 줄고, 투습도와 보온성이 고르게 개선되는 것으로 나타났다”고 밝혔다. 에어로겔 이용 다겹보온커튼을 설치한 온실에서 수치를 측정한 결과 투습도(KS K 0594, Water법)는 36~84g/㎡/h, 보온율(KS K 0560, 항온법)은 66.7~71.2% 범위로 나타났고, 에너지 절감 효과는 관행 다겹보온커튼 대비 15~20%인 것으로 분석됐다.

 
에어로겔 다겹보온커튼의 개폐 방식은 기존과 같아 추가적인 장치의 투입은 필요치 않다. 오랜 시간 사용하지 않을 때는 직사광선이 있는 곳을 피해 보관하고, 폐기는 수거업체에 의뢰하면 된다.
농진청은 관련특허를 산업체에 기술 이전했고, 신기술보급사업으로 전국 28개 지역 농가에 설치해 실증했으며 사업화의 성과를 내고 있다.